白炽灯中的物理知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,书山有路勤为径,学海无涯苦作舟,与白炽灯有关的物理知识,白炽灯是利用物体的炽热效应来工作的，任何物体达到,1700,以上就会发出明亮的白光，灯泡发光时，灯丝温度可达,2200,以上。,一、例题讲解,1,、灯泡用久了会比新买时暗，这是为什么？,灯泡的亮度是由实际功率决定的。灯泡用久了，灯丝会因为升华而逐渐变细，电阻变大。由公式,P=U2/R,可知，在灯泡两端电压不变时，灯丝电阻变大，在电压一定时，灯泡的实际功率会变小，因此，灯泡用久了会暗。,2,、把标有“,6V,9W”,的灯泡,L1,和“,12V,36W”,的灯泡,L2,串联后接在电源两端，其中一只灯泡正常发光，另一只没有达到额定功率（不考虑灯丝电阻随温度的变化），则（）,A,电源电压为,18V,B,电路中电流为,3A,C,两灯泡的总功率为,27W D,灯,L1,的实际功率等于灯,L2,的实际功率,分析,：此题关键是首先判断出是哪一只灯泡正常发光，这就必须根据已知的额定电压和额定功率求出两只灯泡的正常工作电流，进行比较后得知是,L1,正常发光，那么此时电路中的电流就是,1.5A,，再根据,R=U2/P,求出两只灯泡的电阻，分别计算出四个选项中的相关物理量，最后作出判断。（此题找准切入点很重要）,3,、,白炽灯的灯丝是用,高的钨做成的，看上去好像很粗，其实是很细的钨丝绕成螺旋状，绕成螺旋状的目的是,。,减少灯丝散热，提高灯丝的温度,材料：灯丝是用比头发丝还细得多的钨丝，做成螺旋形。看起来灯丝很短，其实把这种极细的螺旋形的钨丝拉成一条直线，这条直线竟有,1,米多长。,4,、灯丝断了再搭上，会比以前更亮，为什么？但往往用不了多长时间又会从搭接处烧断，原因是什么？,答：因灯丝长度比原来短，使电阻减小，在电压一定时，通过的电流变大，由,P=UI,可知其实际功率变大，所以更亮；由于实际功率变大，整个灯丝发热更快，温度更高，尤其在搭接处接触电阻比其它地方大，而此处通过的电流与灯丝其它地方相同，由焦耳定律可知，此处单位时间内发热最多，温度最高，很快达到钨丝的熔点而熔断。,二、巩固练习,1,、灯丝通常是在,被烧断，这是为什么？,这个现象说明灯丝的电阻随,的升高而增大，请设计实验验证这个结论。,开灯瞬间,开灯瞬间灯丝温度低，电阻小，通过的电流大，由,P=UI,可知其实际功率很大，发热很快，温度瞬间若达到钨丝熔点就熔断。,2,、白炽灯是热得发光，消耗的电能绝大部分转化成热能，转化为光能其实是副产品，因此发光效率很低，现有“,220V,、,11W”,节能灯的亮度与“,220V,、,60W”,白炽灯相当，全国假设有,5000,万只“,220V,、,60W”,的白炽灯，全部换成,11W,的节能灯，每天以使用,2h,计，一个月（,30,天）能节约多少电能？相当于节约多少煤？（,q=3107J/kg,）。,解：一个月节约的电能：,3,、有人说节能灯虽好，但是太贵不划算，小明了解到一些相关数据如下：通过计算说明哪一种更便宜？（提示：比较两种灯具使用相同时间所需的买灯具费用和所需缴纳的电费之和）,灯具类别,节能灯,白炽灯,额定电压（,V,）,220,220,额定功率（,W,）,11,60,灯具价格（元,/,只）,20,1.5,平均寿命（,h,）,5000,1000,电价（元,/,kw.h,）,0.5,材料：如果玻壳里充满空气，那么通电以后，钨丝温度升高到,2000,以上，空气中的氧气就会对它毫不留情地发动袭击，使它很快被烧断，同时生成一种黄白色的三氧化钨，附着在玻壳内壁和灯内部件上。要是玻壳里残留的空气比较少，那么上面讲的过程就会进行得慢一些，钨跟空气中的氧化合生成一薄层蓝色的三氧化二钨和氧化钨的混合物。这些都是空气玩的把戏,空气里的氧气使高温的钨丝氧化了。所以钨丝灯泡要抽成真空，把空气统统清除出去。,4,、白炽灯灯丝为何用钨丝制作？,灯泡用久了，灯泡壁会发黑，是因为灯丝先,而后又,的缘故。白炽灯泡功率小的都抽成真空,其作用主要是防止钨在高温下的,_.,白炽灯泡功率大的要充入氮、氩等气体，其作用主要是阻碍钨丝在高温下的,_.,5,、在傍晚和深夜，灯泡的亮度有什么不同？你能解释吗？,傍晚是用电高峰，用电器总功率很,，由,I=P/U,可知，干路电流会很,，而输电线是有电阻的，干路输电线由于通过的电流较,，导致干路导线损失的电压较多，而电源总电压是不变的，于是各支路用电器两端的电压较,，使其实际功率较,，灯泡较,。,反之，深夜干路损失的电压较,，支路两端电压变,，用电器实际功率变,，灯变,。,6,、路灯由于长时间、不间断发光，因此容易坏，导致更换频繁，其实可适当降低其功率，既不影响照明，却会大大延长其寿命，现有一只“,220V,、,100W”,的路灯，给它串联一只电阻，路灯的实际功率为,81W,，问这个电阻应为多大？这样做还有什么好处？,解：灯泡电阻,R=,实际功率为,81W,时灯泡的实际电压,U=,灯泡的实际电流,I=,电阻两端的电压为,，电流为,，所以电阻值为：,若路灯所在的支路两端电压刚好为,220V,，则串联电阻前这个支路的功率为,100W,，串联一个电阻后支路总电阻增大，由,P=,可知，支路总功率变,即路灯和电阻的总功率小于,100W,所以串联一个电阻可以,。,在所有用电的照明灯具中，白炽灯的效率是最低的，它所消耗的电能只有很小的部分，即,12%,18%,可转化为光能，而其余部分都以热能的形式散失了。至于照明时间，这种电灯的使用寿命通常不会超过,1000,小时。,据介绍，紧凑型荧光灯售价约是白炽灯泡的,10,倍，但寿命是后者的,6,倍，而且同等亮度的产品，荧光灯耗电量不足白炽灯泡的四分之一。随着新产品的不断出现，新型光源也不断诞生，譬如,LED,发光二极管,，是一种半导体固体发光器件，被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，使用寿命可达,6,万到,10,万小时，比传统光源寿命长,10,倍以上；电光功率转换接近,100%,，相同照明效果比传统光源节能,80%,以上。,限制白炽灯的应用，一般应使用荧光灯，主要是自镇流荧光灯代替白炽灯；在一些开关频繁、要求调光、有特殊装饰要求的场所，以及商场重点照明等，宜选用卤素灯。限制白炽灯应用，当前重点是宾馆和家庭两类场所：对宾馆主要靠,设计师,、装饰工程师和建设单位共同努力，增强节能观念和责任来解决；对家庭主要靠政府运用价格政策引导。,荧光灯,分传统型荧光灯和,无极荧光灯,，传统型荧光灯即,低压汞灯,，是利用低气压的汞蒸气在放电过程中辐射,紫外线,，从而使,荧光粉,发出,可见光,的原理发光，因此它属于低气压弧光放,电光源,。,卤素,灯泡,(Halogen lamp),，亦称钨卤灯泡，是,白炽灯,的一种。原理是在灯泡内注入,碘,或,溴,等卤素气体。在高温下，升华的,钨丝,与卤素进行化学作用，升华的,钨,会重新凝固在,钨丝,上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂。因此卤素灯泡比白炽灯更长寿。,传统,白炽灯,（钨丝灯）耗能高、寿命短，在全球资源紧张的大环境下，已渐渐被各国政府禁止,生产，随之替代产品是电子,节能灯,，电子节能灯虽然提高了节能效果，但由于使用了诸多污染环境的重金属元素，又有悖于环境保护的大趋势。随着,LED,技术的高速发展,LED,照明,逐渐成为新型绿色照明的不二之选。,LED,在发光原理、节能、环保的层面上都远远优于传统照明产品。,